用于以单个集成电路芯片处理多个通信信号的方法及设备与流程
可使用一些硬件(例如，硅)计算平台来实施例如数字基带处理或数字前端实施方案等用于无线通信的数字信号处理。举例来说，可在如由专用集成电路(asic)实施的无线收发器的数字前端实施方案中实现多媒体处理和数字射频(rf)处理。多种硬件平台可实施此类数字信号处理，例如asic、被实施为现场可编程门阵列(fpga)的一部分的数字信号处理器(dsp)，或芯片上系统(soc)。然而，这些解决方案中的每一个常常需要实施硬件实施方案特定的定制信号处理方法。举例来说，数字信号处理器可在fpga的定制设计中实施数据的涡轮译码(turbocoding)应用。
许多传统数字信号处理系统实施双芯片解决方案，其中芯片上网络实施于一个集成电路芯片上且耦合到针对特定频率范围调谐的天线。芯片上网络经由通信总线(例如，外围组件互连高速总线)耦合到单独的集成电路芯片上的主控芯片。然而，此类系统物理上较大且汲取相当大的功率，这限制了其对例如智能电话、平板计算机和膝上型计算机等无线和/或移动应用的适用性。
此外，存在对于使无线通信发展到“第五代”(5g)系统的关注。5g一定会提供增加的速度和普及性，但用于处理5g无线通信的方法尚未被确立。
技术实现要素：
本文公开实例设备。在本公开的一实施例中，一种设备包含多个天线和集成电路芯片，所述集成电路芯片耦合到所述多个天线，且被配置成根据蜂窝通信协议处理从所述多个天线接收的蜂窝信号，且根据射频识别(rfid)协议处理从所述多个天线接收的rfid信号。
另外或替代地，从所述多个天线的一或多个第一天线接收蜂窝信号。
另外或替代地，从所述多个天线的一或多个第二天线接收rfid信号。
另外或替代地，集成电路芯片被配置成至少部分同时处理蜂窝信号和rfid信号。
另外或替代地，集成电路芯片包含被配置成处理蜂窝信号的第一组处理元件和被配置成处理rfid信号的第二组处理元件。
另外或替代地，进一步包含一或多个开关，其被配置成在所述第一组处理元件和所述第二组处理元件之间路由数据。
另外或替代地，集成电路芯片进一步包含芯片上网络。
在本公开的另一方面中，一种设备包含多个天线和耦合到所述多个天线的集成电路芯片。所述集成电路芯片包含第一多个处理元件，其被配置成处理利用所述多个天线接收的rfid信息；以及第二多个处理元件，其被配置成处理利用所述多个天线接收的蜂窝数据。
另外或替代地，所述第一多个处理元件和所述第二多个处理元件根据信令容量动态地从处理元件的群组指派。
另外或替代地，集成电路芯片进一步包含rfid接口，其被配置成将所述多个天线耦合到所述第一多个处理元件。
另外或替代地，集成电路芯片进一步包含蜂窝接口，其被配置成将所述多个天线耦合到所述第二多个处理元件。
另外或替代地，集成电路芯片进一步包含多个开关，其被配置成在所述第一多个处理元件和所述第二多个处理元件之间传送数据。
另外或替代地，集成电路芯片进一步包含耦合到所述第一和第二多个处理元件的每一处理元件的相应数据存储器，且其中所述第一多个处理元件的所述相应数据存储器被配置成存储所接收rfid信息，且所述第二多个处理元件的所述相应数据存储器被配置成存储蜂窝数据。
本文公开实例方法。在本公开的一实施例中，一种方法包含：经由多个天线接收第一类型的第一信号；由集成电路芯片的第一多个处理元件处理所述第一信号以产生数据集；由开关将所述数据集传递到集成电路芯片的第二多个处理元件；由所述第二多个处理元件处理所述数据集以产生第二类型的第二信号；以及由所述多个天线发射所述第二信号。
另外或替代地，第一类型的第一信号为射频识别信号。
另外或替代地，第二类型的第二信号为蜂窝信号。
另外或替代地，进一步包含处理所述数据集以产生第二类型的第二信号包括根据与第二类型的信号相关联的协议产生数据包。
另外或替代地，进一步包含将指令集加载到与所述第一多个处理元件相关联的集成电路芯片上的存储器，其中所述指令集包含用于处理所述第一信号以产生所述数据集的指令。
另外或替代地，包含进一步将指令集加载到与所述第二多个处理元件相关联的集成电路芯片上的存储器，其中所述指令集包含用于处理所述数据集以产生所述第二信号的指令。
另外或替代地，进一步包含经由所述多个天线接收第一类型的第三信号，以及由集成电路芯片的所述第一多个处理元件处理所述第三信号以产生第二数据集；其中所述第一多个处理元件与所述第二多个处理元件处理所述数据集并行地处理所述第三信号。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的集成电路芯片的框图。
图2是示出根据本发明的实施例以单个集成电路芯片处理信号的方法的流程图。
图3是示出根据本发明的实施例以单个集成电路芯片处理信号的方法的流程图。
图4是根据本发明的实施例的多个处理元件和通信接口的框图。
图5是根据本发明的实施例的多个处理元件的框图。
图6是根据本发明的实施例的处理元件的框图。
具体实施方式
下文阐述某些细节以提供对本发明的实施例的充分理解。然而，所属领域的技术人员将明白，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在一些例子中，未详细展示众所周知的无线通信组件、电路、控制信号、时序协议、计算系统组件和软件操作以免不必要地混淆本发明的所描述的实施例。
本文中所公开的实施例可认识到，用于处理通信信号的单芯片解决方案提供减小的功率消耗和较小物理占用面积，这可使单芯片解决方案在例如智能电话等移动和/或无线系统中是优选的。此外，此类单芯片解决方案可通过考虑到用以处理通信信号的处理元件的动态分配而提供增加的通用性。此类单芯片解决方案还可将传统无线通信带(例如，工业、科学和医疗无线电带)与许多新兴的物联网(iot)系统可利用的子1-ghz带集成。换句话说，本文中所描述的单芯片解决方案不像传统系统那样限于特定频带(例如，智能电话限于4g长期演进(lte)、wifi和/或
在各种实施例中，具有可重新配置的构造的处理元件可用于根据无线系统或iot系统的需求处理不同协议。举例来说，当针对任何类型的模拟处理系统利用用于基带和数字前端处理的可重新配置的构造空间(例如，用于对应频带的不同天线)时，硬件和功率复杂性可减小。与传统无线收发器和iot读取器系统相比，那些接收器系统中的每一个的处理能力可集成到可动态地移位以用于处理来自任何模拟处理系统的信号的可重新配置的构造空间中。在此共享的可重新配置的构造空间应用中，针对每一接收器系统的处理可被分配给处理元件的相应集群。在此类实施例中，可在共享的相干存储器空间中处理每一接收器系统的汇总处理结果，然后决定是否经由特定发射器发射汇总的处理结果。举例来说，使用共享的可重新配置的构造，从iot系统的测量值和来自lte系统的信息导出的处理结果可经由rfid系统(在一些实例中，利用相同处理元件)发射。
图1是根据本发明的实施例的集成电路芯片102的框图。集成电路芯片102是能够处理通信信号的单个芯片。单芯片系统的实例包含其中用于执行所描述任务的电路通常使用半导体制造技术制造在共同衬底上和/或中的系统。集成电路芯片102包含多个处理元件104、芯片上网络(noc)106、调度单元108、无线电接口110和蜂窝接口112。集成电路芯片102可耦合到多个天线114。所述多个天线114可包含第一组天线116和第二组天线118。
处理元件104可使用例如具有任何数目的核心的一或多个处理器来实施。在一些实例中，处理元件104可包含电路(包含定制电路)，和/或用于执行本文中所描述的功能的固件。举例来说，电路可包含用于执行所描述功能的乘法单元/累积单元，如本文所描述。处理元件104可以是包含但不限于微处理器或数字信号处理器(dsp)或其任何组合的任何类型。举例来说，处理元件104可包含高速缓存的层级(例如一级高速缓存和二级高速缓存)、核心和寄存器。实例处理器核心可包含算术逻辑单元(alu)、位操控单元、乘法单元、累积单元、加法器单元、查找表单元、存储器查找单元或其任何组合。
noc106可被实施为被配置成促进处理元件104和调度单元108之间的通信的芯片上通信子系统。noc106可包含(例如)一或多个链路，例如铜线，其连接处理元件104和调度单元108且被配置成将来自处理元件104的信息携载到调度单元108且反之亦然。
调度单元108可包含待由处理元件104执行的指令集(例如，一或多个程序指令或操作)。调度单元可包含(例如)被配置成将指令集从存储装置提供到处理元件104的计算机软件、硬件、固件或其组合。举例来说，所述指令集可包含用以进行以下操作的指令：对数据执行逻辑或算术运算、将来自一个处理元件104的数据发射到另一处理元件104，或执行其它操作。在一些实施例中，第一处理元件指令集108可加载到第一处理元件104上，且包含供处理元件进行以下操作的指令：接收第一类型的信号(例如，与所接收无线电信号相关联的信号)，处理第一类型的所接收信号以产生数据集，以及将所述数据集发射到第二处理元件104。第二处理元件指令集108可加载到第二处理元件104上且被配置成接收所述数据集，处理所述数据集以产生第二类型的第二信号，且利用多个天线发射所述第二信号。调度单元108可从易失性(例如，动态随机存取存储器(dram))或非易失性存储器(例如，快闪存储器)等一或多个存储器检索用于处理元件104的指令。处理元件指令集可存储在例如数据库等一或多个数据结构中。
无线电接口110可耦合到所述多个天线114和处理元件104中的一或多个。无线电接口110可被配置成接收由所述多个天线114检测到的无线电信号，且将所接收信号转换为可由所述一或多个处理元件104操控的信号，并将所产生的信号路由到所述一或多个处理元件。在一些实施例中，无线电接口110可包含模/数转换器。在其它实施例中，无线电接口110可包含额外或不同组件、电路等。尽管被描述为“无线电接口”，但在一些实例中，所述接口可通常适于将任何类型的所接收信号转换为可由处理元件104操控的信号。举例来说，无线电接口110可被配置成接收wi-fi信号、光学信号、听觉信号或任何其它类型的信号。在一些实施例中，无线电接口110被配置成接收由所述多个天线114检测到的rfid信号，且将所接收信号提供到所述一或多个处理元件104。
蜂窝接口112可耦合到所述多个天线114且耦合到处理元件104中的一或多个。蜂窝接口112可被配置成利用所述多个天线114发射/接收蜂窝信号，且在可由所述一或多个处理元件104操控的信号和可使用所述多个天线114发射的信号之间转换所述信号。在一些实施例中，蜂窝接口112可包含数/模转换器。在其它实施例中，蜂窝接口112可包含额外或不同组件、电路等。尽管被描述为“蜂窝接口”，但在一些实例中，所述接口可通常适于任何类型的信号。蜂窝信号可通常指代任何协议的蜂窝信号，例如3g、4g、4glte、5g等。蜂窝接口112可被配置成发射wi-fi信号、光学信号、听觉信号或任何其它类型的信号。在一些实施例中，蜂窝接口112被配置成发射与无线电接口110不同类型的信号。
所述多个天线114被配置成接收和发射无线信号。所述多个天线114可通常为任何类型的天线，例如线状天线(例如，偶极天线、环路天线、单极天线、螺形天线等)、孔径天线(例如，波导、喇叭天线等)、反射器天线(例如，抛物线形反射器、角形反射器等)、透镜天线(例如，凸面、凹面、凸面-凸面或凹面-凹面)、微带天线(例如，圆形、矩形、金属小片等)、阵列天线(例如，八木天线(yagi-udaantenna)、微带小片阵列、孔径阵列、槽形波导阵列等)，或其组合。
在图1的实施例中，所述多个天线114包含被配置成接收无线电信号且将所接收信号传送到无线电接口110的第一天线子集116。所述多个天线114进一步包含被配置成经由蜂窝网络通信的第二天线子集118。第二天线子集118可从蜂窝接口112接收信号，且将所接收信号发射到一或多个蜂窝节点(未图示)，例如蜂窝塔。在各种实施例中，所述多个天线114可以是可配置的。举例来说，所述多个天线114中的天线可以可调整以接收和/或发射不同类型的信号。在此类实施例中，第一天线子集116和第二天线子集118可以是相同天线。举例来说，第一天线子集116可被配置成接收例如rfid信号等无线电信号，且经由无线电接口110将所接收无线电信号传送到处理元件104。第一天线子集116可重新配置成使用蜂窝网络作为第二天线子集118来通信。举例来说，所述多个天线118可包含或耦合到例如rf开关、变容器、机械致动器或可调谐材料等集成内部机构，这实现天线表面上电流的有意再分布以产生其性质的修改。处理元件104可根据由调度单元108提取的指令集处理所接收无线电信号，且经由蜂窝接口112将所得蜂窝信号传送到第二天线子集118。第二天线子集118接着可经由蜂窝网络传送所接收信号。
图2是示出根据本发明的实施例以单个集成电路芯片处理信号的方法的流程图。
在操作202中，利用多个天线接收第一类型的第一信号。可例如利用所述多个天线114，且具体地说利用第一天线子集116接收所述信号。在各种实施例中，第一类型的第一信号可以是与rfid装置相关联的无线电信号。第一天线子集114可采用波束成形来检测第一类型的一或多个第一信号。波束成形是实现定向信号发射或接收的信号处理技术。波束成形通常使用定相天线阵列使得处于特定角度的信号体验相长干扰，而处于其它角度的信号体验相消干扰。
在操作204中，将第一类型的第一信号提供给第一组处理元件。举例来说，第一天线子集116可经由无线电接口110将第一类型的所接收第一信号提供到处理元件104中的一或多个。第一类型的第一信号提供到的特定处理元件104可例如由调度单元108所提供的指令集确定。
在操作206中，处理第一类型的第一信号以产生数据集。举例来说，所述一或多个处理元件104可处理所接收第一信号以产生特定数据集。所述数据集可通常是任何类型的数据。举例来说，所述数据集可包含发射所述第一类型的第一信号的一或多个装置的位置信息。在一个实施例中，rfid装置发射无线电信号。无线电信号由第一天线子集116检测到。所述一或多个处理元件104可基于第一天线子集116的已知波束成形或干涉测量性质处理所接收信号以导出关于所述一或多个rfid装置的位置信息。
在操作208中，可将所述数据集发射到第二组处理元件。举例来说，第一组处理元件104可将所述数据集发射到第二组处理元件104。包含在第二组中的特定处理元件104可由正由第一组处理元件104执行的处理元件指令集108识别。举例来说，处理元件指令集108可包含用于第二组处理元件104的地址信息。一旦第一组处理元件104产生所述数据集，处理元件指令集108就可指示第一组处理元件104将所述数据集发射到开关。开关接着可将所述数据集发射到第二组处理元件104。
在操作210中，可处理所述数据集以产生第二类型的第二信号。举例来说，可根据对应于第二类型的信号的通信协议格式化所述数据集以供发射。所述通信协议可以是(例如)蜂窝通信协议，例如3g、4g或5g。在其它实施例中，通信协议可以是wi-fi、
在操作212中，利用所述多个天线发射第二类型的第二信号。举例来说，第二组处理元件104可经由蜂窝接口112将第二类型的第二信号发射到所述多个天线114且具体地说发射到第二天线子集114。第二天线子集118可例如将第二类型的第二信号发射到蜂窝塔，或在wi-fi的情况下发射到wi-fi节点(例如路由器)。
图3是示出根据本发明的实施例以单个集成电路芯片处理信号的方法的流程图。
在操作302中，将第一指令集加载到第一组处理元件。举例来说，由调度单元108加载的处理元件的指令集可经由noc106传递到第一组处理元件104。第一组处理元件104可根据所接收第一指令集处理数据。
在操作304中，将第二指令集加载到第二组处理元件。举例来说，由调度单元108加载的处理元件104的指令集可经由noc106传递到不同于操作302中的第一组处理元件104的第二组处理元件104。第二组处理元件104可根据所接收第二指令集处理数据。第二指令集可通常包含任何类型的指令。在一个实施例中，第二指令集包含将所接收信号从第一格式(例如，信号类型或通信协议)转换为第二格式的指令。举例来说，第二指令集可包含将信号从rfid格式转换为可经由蜂窝或wifi网络传送的格式的指令。
在操作306中，从多个天线接收第一类型的信号。举例来说，所述多个天线114可检测第一类型的一或多个信号，例如射频信号(例如，和rfid信号)。在一个实施例中，第一类型的信号可由第一组天线116接收。
在操作308中，将第一类型的信号路由到第一组处理元件。举例来说，所述多个天线114可将第一类型的所接收信号传递到无线电接口110。无线电接口110可将第一类型的信号传递到第一组处理元件。如上文所论述，无线电接口110可包含各种电路，例如模/数转换器等。
在操作310中，基于第一指令集处理第一类型的信号。举例来说，第一指令集在操作302中加载到的第一组处理元件104可根据第一指令集处理第一类型的所接收信号。举例来说，第一指令集可包含用以确定第一类型的信号的一或多个源的位置的处理指令。然而，所属领域的技术人员将了解，可由第一组处理元件104执行任何系列的指令。
在操作312中，将经处理信号路由到第二组处理元件。举例来说，加载到第一组处理元件104中的第一指令集可包含将第一类型的经处理信号传递到第二指令集在操作304中加载到的第二组处理元件104的指令。确切地说第一组处理元件104可将经处理信号连同将所述信号发射到执行第二指令集的特定处理元件104的指令一起传递到一或多个开关。所述一或多个开关接着可将经处理信号传递到第二组处理元件104。
在操作314中，基于第二指令集处理所述信号。举例来说，第二指令集在操作304中加载到的第二组处理元件104可处理在操作312中接收的信号以产生第二类型的信号。作为一特定实例，第二组处理元件可将所接收信号转换为可经由蜂窝网络或wifi网络发射的格式。此类处理可包含(例如)将所接收信号转换为信息的数据包以供发射。
在操作316中，将信号路由到所述多个天线。举例来说，第二组处理元件104可将经处理信号发射到蜂窝接口112。如上文所论述，蜂窝接口112可包含例如模/数转换器等各种电路。蜂窝接口112可将第二类型的信号提供到所述多个天线114。在特定实例中，蜂窝接口112可将第二类型的信号提供到第二组天线118。在各种实施例中，第二组天线118可以是与在操作306中在上面接收第一类型的信号的第一组天线116相同的天线。
在操作318中，经由所述多个天线发射第二类型的信号。
图4是根据本发明的实施例的处理元件104、无线电接口110和蜂窝接口112的多个集群406的框图。处理元件104、无线电接口110和蜂窝接口112的集群406可如上文关于图1所描述而实施。如图4中所示，一些集群406可分组成一组或多组。举例来说，第一数目个集群406可分组成第一组402，且第二数目个集群406可分组成第二组404。第一组402中的集群406中的每一个可耦合到无线电接口110，且无线电接口可将所接收信号路由到第一组402中的集群406。集群406中的处理元件104中的每一个可具有加载在其上的第一指令集，且可根据所述第一指令集处理从无线电接口110接收的信号。第一组402的集群406可经由一或多个开关将经处理信号发射到第二组404的集群406。第二组404的集群406的处理元件104中的每一个可具有加载在其上的第二指令集，且根据所述第二指令集处理所接收信号以产生第二类型的信号。第二组404的集群406可耦合到蜂窝接口112，且可将第二类型的信号传递到蜂窝接口112以经由多个天线(未图示)发射。
尽管第一组402和第二组404中的每一个展示为包含九个集群406，但基于系统需求或信令容量，可动态地从第一组402和/或第二组404添加或减去更多或更少的集群406。举例来说，如果由天线接收且发射到无线电接口110的无线电信号的数目增加，则额外集群406可添加到第一组402以处置增加的处理负载。
图5是根据本发明的实施例的经由开关502耦合的多个集群406的框图。在图5的实施例中，每一集群406包含四个处理元件104。给定集群406的每一处理元件104可直接与相同集群406内的另一处理元件104通信。举例来说，处理元件pe0-3中的每一个可直接彼此通信。类似地，处理元件pe4-7可直接通信，处理元件pe8-11和pe12-15也一样。不同集群406的处理元件104可基于针对给定处理元件104加载的任何指令集中的指令经由开关502彼此通信。举例来说，处理元件pe14可利用信号应路由到处理元件pe1的指令将所述信号发射到开关502。开关可将信号直接路由到处理元件pe1，或开关可将信号路由到与pe1相同的集群中的另一处理元件(例如，处理元件pe0、pe2或pe3)，所述另一处理元件随后将所接收信号路由到处理元件pe1。通过以此方式将处理元件的集群链接在一起，可简单地通过改变针对一组处理元件加载的指令集来添加更多或更少的集群406。
图6是根据本发明的实施例的处理元件104的框图。处理元件104通常包含处理器602，其耦合到指令存储器604、数据存储器606、直接存储器存取控制器608和开关610。
处理器602可包含(例如)若干处理核心。在一些实例中，处理器602可包含电路(包含定制电路)，和/或用于执行本文中所描述的功能的固件。举例来说，电路可包含用于执行本文中所描述的操作的乘法单元/累积单元。处理器602可以是(例如)微处理器或数字信号处理器(dsp)或其任何组合。实例处理器核心可包含算术逻辑单元(alu)、位操控单元、乘法单元、累积单元、加法器单元、查找表单元、存储器查找单元或其任何组合。指令存储器604是被配置成存储处理元件指令集108的存储器装置。指令存储器604可通常是任何类型的存储器。举例来说，指令存储器604可以是例如动态随机存取存储器等易失性存储器，或例如快闪存储器等非易失性存储器。数据存储器606是被配置成存储所接收数据的存储器装置，所述所接收数据例如包含在从所述多个天线114接收和/或发射的信号中的数据。数据存储器606可通常为任何类型的存储器。举例来说，数据存储器606可以是例如动态随机存取存储器等易失性存储器，或例如快闪存储器等非易失性存储器。直接存储器存取控制器包含供处理器602存取指令存储器604和数据存储器606的控制电路。开关610将来自一个处理元件104的数据路由到另一处理元件104。举例来说，开关610可将来自一个处理元件104的数据路由到单个集群406内的另一处理元件104。开关可通常是任何类型的切换结构。
在操作中，处理元件指令集108可加载到并存储在指令存储器604中。呈所接收信号的形式的数据存储在数据存储器606中。处理器602根据存储在指令存储器604中的处理元件指令集108处理数据存储器606中的数据。举例来说，处理器602可执行算术运算，将数据从一个格式转换为另一格式，或执行任何其它类型的操作。直接存储器存取控制器608可控制处理器602对指令存储器604和/或数据存储器606的存取。处理器602可经由开关610将经处理数据传递到一或多个其它处理元件104。
一般技术人员将进一步理解，结合本文中所公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、配置、模块、电路和算法步骤可被实施为电子硬件、由处理器执行的计算机软件，或两者的组合。上文已大体在其功能性方面描述各种说明性组件、块、配置、模块、电路和步骤。熟练的技术人员可针对每一特定应用以不同方式来实施所描述的功能性，但这样的实施决策不应被解释为会引起脱离本公开的范围。
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